Исследование: Метановые выбросы в Арктике разнообразят рацион морских экосистем на продуктивных мелководьях

До сих пор было известно, что глубоководные экосистемы в природных местах холодных сипов (просачиваний) по всему миру процветают там, где их единственный источник пищи ограничен усвоением углерода за счёт хемосинтеза. Однако только сейчас стало известно, как эти природные метановые сипы влияют на рацион экосистем на мелководных арктических шельфах, таких как Баренцево море.

Опубликованные в Frontiers in Marine Science результаты нового исследования под руководством доктора Эммели Острём (бывшей аспирантки CAGE, UiT/Nansen Legacy) дают новые знания о сообществах, процветающих в холодных сипах на мелководных арктических шельфах.

Пища критически важна для всех экосистем, и сообщества адаптируют свой рацион в зависимости от доступности. Некоторые глубоководные сообщества зависят от химических соединений, выделяемых в местах холодных сипов. Там организмы в значительной степени полагаются на хемосинтез для усвоения углерода (например, метана) из газовых выбросов как альтернативного источника пищи, поскольку свет не достигает глубин океана.

Газ метан из холодных сипов — дополнительный источник пищи?

Холодные сипы наблюдаются по всему миру, и Баренцево море не исключение. Это горячая точка, где недавно было обнаружено множество таких зон с выбросами метана со дна. Хотя известно, что глубоководные экосистемы используют метан из сипов, до сих пор было неясно, используют ли его также сообщества на продуктивных арктических шельфах, способные к фотосинтезу.

Острём и соавторы провели стабильный изотопный анализ азота и углерода у различных организмов и сравнили данные с известными базовыми уровнями пищевой сети окружающей среды. Целью было проверить гипотезу, что углерод на основе хемосинтеза используется разнообразными не-хемосимбиотическими организмами на многочисленных холодных сипах в продуктивном и относительно мелком Баренцевом море.

«Мы обнаружили, что не-хемосинтетические сообщества на морском дне используют углеводороды из сипов в свою пользу как дополнительный источник энергии наряду с обычным фотосинтетическим рационом», — говорит Эммели Острём.

Связанная реакция анаэробного окисления метана и восстановления сульфата на морском дне создаёт основу для хемосинтеза и питания симбиотических животных. Подобно фотосинтезу, где растения получают энергию от солнца, хемосинтез усваивает энергию из химических соединений, переработанных микробами.

Таким образом, основой хемосинтетической пищевой цепи являются не водоросли, а микробы. Специализированные животные могут вступать в симбиотические отношения с такими микробами, которые снабжают их энергией. Кроме того, хемосинтетический источник энергии может попасть в пищевую сеть через выпас животных на микробных матах или через традиционные взаимодействия хищник-жертва.

Важные знания об окружающей среде Баренцева моря

Интерес нефтегазовой отрасли к местам холодных сипов ранее привёл к ряду геофизических и химических исследований. Однако экология этих районов изучена меньше. В последнее время холодные сипы в норвежском морском секторе признаны особыми и уязвимыми районами с высокой природоохранной ценностью.

«Наше исследование показывает, что места сипов являются важными местообитаниями, поскольку они увеличивают разнообразие ниш и добавляют ресурсы донным сообществам Арктики. В целом, системы холодных сипов могут действовать как горячие точки на морском дне даже на этих относительно мелководных арктических территориях», — говорит Острём.

Тот факт, что источники углерода за счёт хемосинтеза встречаются не только в изолированных глубоководных районах с ограниченным поступлением органического материала через фотосинтез, но и в высокопродуктивных мелководных арктических районах, подчёркивает многогранное влияние холодных сипов.

«По мере увеличения числа обнаруженных холодных сипов в Арктике, вероятно, использование углерода на основе хемосинтеза у "фоновых" таксонов гораздо более распространено, чем считалось ранее», — заключает Острём.